Лабораторная работа№4а «Моделирование блока управления с микропрограммным управлением» Описание лабораторной работы
Цель лабораторной работы: составить микропрограмму для функциональной схемы, предназначенной для контроля перемещения «объекта» в двухмерном пространстве в состав которой входит : четыре микросхемы К155ИР13, две микросхемы К155РУ2 , две микросхемы К155ИЕ7 и элементы И ,ИЛИ, НЕ. (см.рис.4.7.)
Рис.4.7. Схема контроля перемещения объекта
Формат микрокоманды: Таблица 4.1.
|
|
Номер регистра |
Направление движения |
Количество проходов |
|
Количество битов |
2 |
2 |
3 |
|
Пояснение |
00 - первый 01 - второй 10 - третий 11 - четвёртый |
00- вверх 01- вправо 10- влево 11- вниз |
000 - 0 … 111 - 7 |
Пример:
Задание: составить микрокод для траектории, изображённой на рис.4.8.
Рис. 4.8. Траектория перемещения объекта.
Микрокод:
0000000 - загружаем в первый регистр
0001011 - продвигаемся направо на 3 шага
0100010 - загружаем во второй регистр (движение вверх)
1000010 - загружаем в третий регистр (движение вверх)
1001011 - продвигаемся направо на 3 шага
1100010 - загружаем в четвёртый регистр (движение вверх)
1101001 - продвигаемся направо на 1 шаг
Рекомендации к выполнению
Для успешной сдачи лабораторной работы необходимо представить отчет по лабораторной работе, ответить на вопросы преподавателя, собрать схему на лабораторном стенде и продемонстрировать ее работу.
Отчет должен содержать описание алгоритма работы схемы, необходимые пояснительные рисунки, принципиальную схему блока управления.
Лабораторная работа №4б «Моделирование блока управления с жесткой логикой»
Описание лабораторной работы:
Цель лабораторной работы:
Составить микропрограмму и схему контроля над перемещением объекта в двухмерном пространстве между двумя точками на плоскости. В качестве контроля над перемещениями объекта используется табло, составленное из группы сдвиговых регистров К155ИР13, осуществляющих перемещение «1» по горизонтали вправо, влево при изменении координаты X и параллельный сдвиг при перемещении по координате Y. Для этой цели выходы сдвиговых регистров, каждый из которых представляет собой горизонтальную линейку табло, заведем на входы параллельной загрузки следующего сдвигового регистра, таким образом, давая возможность контроля над перемещением объекта по горизонтали, так и по вертикали.
Схема контроля над продвижением объекта реализуется как обычный блок управления с жесткой логикой. Для этой цели каждое перемещение в плоскости фиксируется состояниями 4х разрядного двоичного счетчика СТ2. Так количество шагов в плоскости 24 =16.
Максимальное количество шагов в плоскости, ограниченной схемой контроля будет при перемещении объекта из точки с координатой x=0, y=0 в точку с координатами x=8, y=4 будет равно 12. Т.е. 4х разрядного счетчика будет достаточно для подсчета количества шагов по заранее заданной траектории, как индивидуального варианта лабораторной работы.
Выходы счетчика, фиксирующего размера шага перемещений (адрес микропрограммы) подается на комбинационную схему КС1, выходы которой представляют собой микрокоманду, управляющую перемещением «1» в сдвиговых регистрах, или режимом параллельной загрузки соответствующего сдвигового регистра по заданию маршрута.
Формат микрокоманды:
4 разряда
Разряды [0,1] – направление сдвига или параллельной загрузки сдвигового регистра в соответствие с алгоритмом работы К155ИР13 (00 - хранение, 01 - сдвиг вправо, 10 – сдвиг влево, 11 – режим параллельной загрузки).
Разряды [2,3] – номер сдвигового регистра в двоичном коде.
Таким образом код сгенерированный на выходе КС1 в каждом шаге будет указывать направление сдвига и номер активного сдвигового регистра.
Рассмотрим вариант лабораторной работы.
Имеем матрицу из 4х сдвиговых регистров К155ИР13 и некоторую траекторию, по которой должен перемещаться объект. (см. рис. 4. 9.)
Рис.4.9.Траектория перемещения объекта.
Подсчитываем количество шагов при перемещении (L=10). *Нулевое значение сдвиговых регистров [01,10,11] устанавливаются при сбросе, а регистр [00] устанавливается через параллельную загрузку значения 10000000.
На основе значения счетчика шагов и выходных значений КС1 строится комбинационная схема.(см. 4.9.) Для исключения гонок сигналов используются сигналы синхронизации С (генератора) для подключения счетчика и сигнал ТИ1 для синхронизации сдвиговых регистров.
Рис.4.10. Блок-схема контроля перемещения объекта.
Усложненный вариант.
В предлагаемых вариантах в определенных точках маршрута предполагается возможное возникновение помехи, препятствующей продвижению объекта в заданном согласно алгоритму направлении. В этом случае объект должен перемещаться в конечный пункт по альтернативному маршруту.
А) Альтернативный маршрут пролагается в обход препятствия и возвращается на основной маршрут. (см. рис. 4.11.)
Рис. 4.11.Схема обхода препятствия с возвратом на основной маршрут.
Количество команд в подпрограмме: 2
Б) Альтернативный маршрут пролагается без возврата на основной маршрут. (см.рис.4. 12)
Рис.4.12. Схема обхода препятствия.
Количество команд в подпрограмме: 3
В) На маршруте встречаются две помехи.(см. рис. 4.13.)
Рис. 4.13. Схема обхода препятствия
Задача: составить микропрограмму и анализирующую часть узла управления переходом. (см.Рис. 4.14.)
Рекомендация: Предлагается ввести дополнительный счетчик СТ2, который будет устанавливаться в случае возникновения помехи в значение, равное количеству микрокоманд в подпрограмме. При этом при выполнении подпрограммы значение счетчика будет изменяться на -1 при каждом выполнении микрокоманды. Сигнал (СЧподпрограммы≠0)=1 можно будет использовать для формирования микрокоманды альтернативного маршрута. Значение сигнала (СЧподпрограммы≠0)=0 используется для формирования микрокоманд в режиме без помех.
Рис.4.14. Блок-схема узла управления переходом.